Перенос веществ через клеточную мембрану

Одна из важнейших функций биомембраны – регуляция переноса веществ. Низкомолекулярные вещества, такие как газы, вода, аммиак, мочевина, глицерин и др. свободно диффундируют через клеточную мембрану. Однако с увеличением размеров молекулы теряют способность проникать через биомембрану, например глюкоза и сахара не способны проникать внутрь клетки. Проницаемость мембраны также зависит от полярности веществ. Неполярные вещества способны проникать через липидный бислой, а полярные, такие как различные ионы, не обладают такой способностью. Перенос таких веществ осуществляется специальными транспортными белками.

Различают несколько видов трансмембранного переноса веществ.

1. Обычная (свободная) диффузия – перенос веществ через клеточную мембрану по градиенту концентраций.

Перенос веществ через клеточную мембрану - №1 - открытая онлайн библиотека

2. Облегченная диффузия – перенос веществ через клеточную мембрану по градиенту концентраций, но с участием белковых структур. Белки переносчики делятся на два класса:

§ Канальные (каналобразующие) белки – встроены в клеточную мембрану с образованием канала заполненного водой (белки порины у бактерий)

Перенос веществ через клеточную мембрану - №2 - открытая онлайн библиотека

§ Транспортные белки (транслоказы) – встроены в клеточную мембрану.

В отличие от каналов транспортные белки избирательно связывают молекулы субстрата и за счет конформационных изменений переносят их через мембрану. В этом отношении транспортные белки похожи на ферменты. Единственное различие состоит в том, что они «катализируют» направленный транспорт, а не ферментативную реакцию. Они проявляют специфичность - иногда групповую - к субстратам, подлежащим переносу. Кроме того, для них характерны определенное сродство, выражаемое в виде константы диссоциации Kd и максимальная транспортная способность V

Перенос веществ через клеточную мембрану - №3 - открытая онлайн библиотека

Потоки простой и облегченной диффузии никогда не прекращаются.

3. Активный транспорт – осуществляется против градиента концентраций. Данный процесс не самопроизвольный и осуществляется с расщеплением молекулы АТФ. Активный транспорт подразделяется на :

§ Унипорт – только одно вещество переносится через клеточную мембрану.

§ Симпорт – сопряженный активный транспорт, когда два вещества переносятся в одном направлении. Примером может служить перенос глюкозы совместно с ионами Na+ .

§ Антипорт – сопряженный активный транспорт, когда два вещества переносятся в противоположных направлениях. Например, обменный перенос ионов Cl- и HCO3-

И при симпорте и антипорте переносчик имеет два центра связывания для разных веществ.

Перенос веществ через клеточную мембрану - №4 - открытая онлайн библиотека